灵巧手行业深度研究报告:机器人新型末端执行器,国内外研究进展加速_29页_1mb
报告摘要
机器人灵巧手研究报告总结
核心内容
机器人灵巧手是人形机器人重要的运控交互部件,其发展与人形机器人产业化密切相关。灵巧手以人手结构和功能为模仿对象,具有高度的灵活性和可变性,是实现复杂操作的关键装置。灵巧手主要由多指结构和多个关节组成,常见为3-5个手指,每个手指具有3个关节,采用转动副运动。其驱动方式包括电机驱动、液压驱动、气压驱动和形状记忆合金驱动,而机械传动方式则包括腱传动、连杆传动和齿轮/蜗轮蜗杆传动。感知技术方面,灵巧手具备内部感知(如运动和力/力矩传感器)和外部感知(如触觉、接近觉和视觉传感器)。
主要观点
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灵巧手的重要性
灵巧手是机器人末端执行器的一种,直接影响机器人与环境的交互性能,是实现灵活操作的关键部件。 -
技术发展与研究进展
国内外灵巧手研究经历了数十年的发展,从早期的机械手逐步演进为高度集成、具备多自由度和多感知能力的高科技产品。近年来,随着人形机器人产业化加速,灵巧手的技术和产品也在快速发展。 -
商业化应用
国内外已有多个灵巧手产品进入商业化阶段,如SCHUNK的SVH、Shadow Robot的Shadow Hand、qb Robotics的qb SoftHand系列、Clone Robotics的Clone Hand、因时机器人的RH56系列、思灵机器人的Dexterity Hand等。这些产品在不同应用场景中展现出强大的操作能力。 -
投资建议
灵巧手具备千亿级市场规模,建议关注掌握核心技术(如空心杯电机、精密齿轮箱、编码器、驱动器、传感器、弹簧)以及具备批量制造能力的公司。重点推荐鸣志电器、鼎智科技、禾川科技、伟创电气、拓邦股份、柯力传感、美力科技、华纬科技等公司。 -
技术难点与挑战
当前灵巧手在深度仿生、柔性感知、安全性、成本控制和新材料应用等方面仍面临诸多挑战。未来需在提高灵活性、降低成本、增强安全性以及实现多模态感知等方面持续突破。
关键信息
- 灵巧手的定义:灵巧手是指能够实现高度可变姿势和灵活操作的机器人末端执行器,其“灵巧”体现在手的姿势可变性。
- 结构特点:多指灵巧手通常具有3-5个手指,每个手指有3个关节,采用转动副运动。
- 驱动方式:主要包括电机驱动、液压驱动、气压驱动和形状记忆合金驱动,各有优缺点。
- 传动方式:腱传动、连杆传动和齿轮/蜗轮蜗杆传动,其中腱传动因柔顺性和节省空间而被广泛应用。
- 感知技术:内部传感器包括位置传感器、力/力矩传感器;外部传感器包括接近觉传感器、触觉传感器和视觉传感器。多模态感知技术是未来发展的重点。
- 商业化产品:如SCHUNK的SVH、Shadow Robot的Shadow Hand、qb Robotics的qb SoftHand系列、Clone Robotics的Clone Hand、因时机器人的RH56系列、思灵机器人的Dexterity Hand等。
- 市场规模:假设人形机器人销量达到百万台,单只灵巧手价格约5万元,对应灵巧手市场规模有望达到1000亿元。
- 风险提示:包括特斯拉人形机器人量产进展不及预期、灵巧手降本速度低于预期、制造业景气度恢复低于预期等。
投资建议
- 重点公司:建议关注掌握灵巧手核心技术及具备量产能力的公司,包括:
- 空心杯电机/驱动器:鸣志电器、鼎智科技、禾川科技、伟创电气、拓邦股份
- 传感器:柯力传感、汉威科技
- 弹簧:美力科技、华纬科技
- 投资评级:整体为“看好(维持)”,部分公司如美力科技被给予“增持”评级。
风险提示
- 特斯拉人形机器人量产进展不及预期
- 灵巧手降本速度低于预期
- 制造业景气度恢复低于预期
附录:重点公司投资评级表
| 代码 | 公司 | 总市值 (亿元) | 收盘价 (11.15) | EPS(元) | PE(倍) | 投资评级 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 603728 | 鸣志电器 | 307.70 | 73.25 | 0.59, 0.63, 0.97 | 56.19, 117.17, 75.15 | 未覆盖 |
| 873593 | 鼎智科技 | 41.00 | 42.20 | 2.91, 2.35, 3.11 | 68.64, 34.44, 26.20 | 未覆盖 |
| 688320 | 禾川科技 | 68.33 | 45.25 | 0.65, 0.77, 0.88 | 72.00, 59.18, 50.94 | 未覆盖 |
| 688698 | 伟创电气 | 85.41 | 40.62 | 0.78, 1.04, 1.45 | 26.55, 41.06, 29.45 | 未覆盖 |
| 002139 | 拓邦股份 | 132.03 | 10.40 | 0.46, 0.49, 0.64 | 22.54, 21.27, 16.18 | 未覆盖 |
| 603662 | 柯力传感 | 105.03 | 37.18 | 0.92, 1.12, 1.40 | 17.86, 33.26, 26.51 | 未覆盖 |
| 300611 | 美力科技 | 24.34 | 11.53 | -0.20, 0.26, 0.46 | -39.45, 42.15, 23.83 | 增持 |
| 001380 | 华纬科技 | 46.22 | 35.86 | 1.17, 1.26, 1.78 | 0.00, 28.36, 20.17 | 未覆盖 |
图表目录
- 图1:典型的两指夹持器
- 图2:典型的多指抓持手
- 图3:代表性的多指灵巧手产品
- 图4:国外灵巧手的发展历程
- 图5:国外灵巧手的发展历程
- 图6:通过触觉感知重建模型
- 图7:通过触觉稳定器控制物体
- 图8:多层次的人手和机器人手结构对比
- 图9:机器人灵巧手的分类
- 图10:人手的自由度分布
- 图11:SCHUNK SVH五指伺服电动机械抓手
- 图12:Stefan Schulz等研制的液压驱动仿人机器手
- 图13:Festo BionicSoftHand气动灵巧手
- 图14:中国计量大学基于SMA驱动的三指灵巧手
- 图15:灵巧手传感器分类
- 图16:SVH结构图
- 图17:Shadow Hand外观尺寸图
- 图18:qb SoftHand产品系列
- 图19:Clone Hand外观图
- 图20:DexterityHand外观图
- 图21:RH56BFX系列/RH56DFX系列外观图
- 图22:DoraHand外观图
- 图23:TRX-Hand外观图
表格目录
- 表1:机器人末端执行器的分类情况
- 表2:抓手类末端执行器的分类情况
- 表3:多指灵巧手的发展脉络
- 表4:全驱动灵巧手与欠驱动灵巧手对比情况
- 表5:灵巧手两种驱动方式的对比情况
- 表6:灵巧手各类驱动源的比较情况
- 表7:灵巧手的各类传动方式对比情况
- 表8:灵巧手的各类感知方法对比
- 表9:国外灵巧手产品梳理
- 表10:国内灵巧手产品梳理
- 表11:人形机器人灵巧手市场规模测算表
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